中职电工电子技术与技能（非电类）课件电第6章学习资料

多媒体教案北京出版社电工电子技术与技能(非电类通用)第6章电动机及其控制

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返回主页电动机定义：电动机是一种将电能转换成机械能，用来驱动其他装置的电气设备。

电动机特点：使用和控制非常方便，具有自起动、加速、制动、反转等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。

第6章电动机及其控制

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返回主页电动机应用：各方面得到广泛应用，如加工制造、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等。

数控铣床中的电动机第6章电动机及其控制

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6.1电动机概述6.3现代控制技术简介

6.2三相异步电动机及其控制

6.4实训56.1

电动机概述6.1.1电动机的广泛用途公路上行驶的汽车汽车的实际电路汽车上的电机主要分布于汽车的发动机、底盘、车身三大部位及附件中，如汽车起动器，发动机，水箱散热风机，自动开闭式车窗，自动调节座位等。

汽车公路上行驶的汽车公路上行驶的汽车汽车的实际电路6

家庭

在家庭里，抽油烟机、洗衣机、电冰箱、吹风机等包含一个或几个电动机。抽油烟机滚筒洗衣机抽油烟机7

6.1.2各种电动机及其应用

分类按工作电源分类：电动机可分为直流电动机和交流电动机。单相电动机功率小，主要制成小型电机，应用非常广泛，如家用电器（洗衣机、电冰箱、电风扇）、电动工具（手电钻）等。交流电动机分为单相电动机和三相电动机。8

分类直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。

直流无刷电动机单相洗衣机的电机6.1.2各种电动机及其应用9

分类

按结构及工作原理分类：电动机可分为直流电动机、异步电动机和同步电动机。

按转子的结构分类：可分为笼型感应电动机和绕线转子感应电动起重机机。在需要重载起动的设备如桥式起重机、卷扬机、龙门吊车等场合广泛采用绕线型电动机。按运转速度：电动机可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。等等。

6.1.2各种电动机及其应用6.2

三相异步电动机及其控制6.2.1三相异步电动机的结构6.2.2三相异步电动机的工作原理6.2.3三相异步电动机的铭牌6.2.4三相异步电动机的控制10完整的三相异步电动机三相异步电动机结构拆分图主要的两部分定子：固定部分

转子：旋转部分

其他部分：端盖、风扇、罩壳、机座、接线盒等。6.2.1三相异步电动机的结构1112

6.2.1三相异步电动机的结构定子：用来产生磁场和作电动机的机械支撑，由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。

定子铁心定子绕组机座主要是固定和支撑定子铁心。

13

6.2.1三相异步电动机的结构转子：由转子铁心、转子绕组和转轴组成。转子铁心作为电动机磁路的一部分。

转子绕组的作用是感应电动势，通过电流而产生电磁转矩。

转轴是支撑转子的重量，传递转矩，输出机械功率的主要部件。

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6.2.1三相异步电动机的结构按照转子绕组结构的不同，异步电动机可分为笼型和绕线型两种。

转子铁心转子绕组笼型转子绕组是由铜条通过铜环组成的闭合导体，形似鼠笼，所以叫做笼型转子绕组。15

6.2.1三相异步电动机的结构按照转子绕组结构的不同，异步电动机可分为笼型和绕线型两种。

绕线型转子的绕组和定子绕组相似，放在转子铁心槽内，联结成对称的星形三相绕组，借助电刷可将转子绕组从三个接线端引出来并与外电路相连接，以改善异步电动机的起动性能或调节电动机的转速。正常情况下，转子绕组短接。16

6.2.2三相异步电动机的工作原理为什么三相异步电动机接上电源就会转动呢？演示实验现象：用手摇动手柄使磁极转动，磁铁转动形成旋转的磁场，转子随着磁场而转动。摇得快，转子转得快；摇得慢，转子转得慢。反向摇动时，转子马上反转。

结论：转子转动的因素一个是旋转的磁场，另一是转子跟随磁场转动。

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6.2.2三相异步电动机的工作原理工作原理：三相对称绕组，通入三相对称交流电，将在空间产生旋转磁场，此磁场切割转子导体，将在转子中产生感应电动势及感应电流，并且转速低于同步转速并与同步转速方向相同旋转。

旋转磁场的转速称为同步转速n0,

磁极对数p12345同步转速n0(转/分)300015001000750600结论：旋转磁场的转速n0取决于电源频率和电动机的磁极对数p。18

6.2.3三相异步电动机的铭牌定义：铭牌是电动机的重要标记。铭牌上有电动机的额定运行情况的各种数值，如电压、电流、功率等。

电动机铭牌三相异步电动机铭牌应用：应用铭牌，可以计算反映电动机不同性能的相关技术数据，如额定转矩、最大转矩和起动转矩，等等。

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6.2.3三相异步电动机的铭牌型号Y132S2—2:Y---三相异步电动机；132---机座中心高（mm

）；

S---短机座；

2---磁极数。20

6.2.3三相异步电动机的铭牌接法定子三相绕组的接法：星形连结（Y）和三角形连结(△)。

电动机铭牌上标有220/380V两种额定电压，接法标明△

/Y，则表明：V，△接；V，Y接。

星形连接三角形连接三角形连接21

6.2.3三相异步电动机的铭牌额定参数额定功率（）、额定电压（）、额定电流（）、额定频率（）、额定转速（）、额定功率因数（）。

定额定额是指异步电动机的运行方式。电动机运行情况，根据发热条件可分为三种基本运行方式：连续运行、短时运行和断续运行。22

6.2.3三相异步电动机的铭牌绝缘等级绝缘等级极限温度（°C）A105E120B130所谓极限温度，是指电机绝缘结构中最热点的最高容许温度。绝缘等级是按电动机绕组所用的绝缘材料在使用时所容许的极限温度来分级的。23

6.2.4三相异步电动机的控制电路图定义：电路图是人们为了研究电路及工程需要，用约定的符号绘制的一种表示电路结构的图示。

三相异步电动机的基本控制线路包括点动控制、长动控制、正反转控制等。它们是组成复杂控制电路的基本单元电路。

常用电路图形式：电路原理图、电路方框图、电路装配图、印版图等四种

。

目的：便于电路的分析和设计。24

6.2.4三相异步电动机的控制电路原理图用来体现电工电子的工作原理的一种电路图，用在设计电路、分析电路中。在电路原理图中，用符号代表各种电工电子元器件。电路原理图主要由元件的图形符号、文字符号、连线、结点、注释性字符等部分组成。电路图——电路原理图25

6.2.4三相异步电动机的控制电路图——电路原理图收音机电路原理图

26

6.2.4三相异步电动机的控制电路图——电路原理图三相电动机正反转控制电气原理图

27

6.2.4三相异步电动机的控制电路图——电路方框图普通超外差式收音机的方框图

电路方框图是一种用方框和连线来表示电路构成概况和工作原理的电路图。28

6.2.4三相异步电动机的控制电路图——电路方框图可编程控制器系统方框图

29

6.2.4三相异步电动机的控制电路图——印刷电路板图收音机印刷板电路图印刷电路板图也称为印刷线路板图，它和电路装配图属于同一类的电路图，都供装配实际电路使用。

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6.2.4三相异步电动机的控制电气原理图的读图方法原则1：先读主电路，再读辅助电路。读主电路时，可以自下而上，也可以自上而下；读控制电路时，应注意其电源是如何引入的，借助于控制电器的原理，搞清各控制电器之间的逻辑关系。

原则2：在电气原理图中，同一电器的不同部分（如触点和线圈）是分散的，为了识别，均用同一文字符号表示。而在实际的物理接线图上，这些不同部分都属于同一电器，如接触器的线圈、主触点、辅助触点。

原则3：控制线路图中，各电器均为常态，即没有发生动作之前的状态。31

6.2.4三相异步电动机的控制点动控制定义：通过一个按钮开关控制接触器的线圈从而实现用小电流来控制大电流的功能。按下按钮后接触器线圈得电吸合触点，电动机的转子得电旋转；而放开按钮后，接触器失电，电动机转子停止转动。

32

6.2.4三相异步电动机的控制点动控制电气原理图中，一般主电路在左侧，控制电路在右侧。主电路是指给电动机供电的那部分电器，以传递能量为主，电流较大。主电路是：三相电源—QS—FU—KM主触点—M电动机。辅助电路即控制电路，是由接触器线圈、按钮及其他控制电器组成的电路，用来完成信号传递及逻辑控制，并按一定规律来控制主电路工作，电流较小。33

6.2.4三相异步电动机的控制点动控制电动机点动控制线路安装接线图

在实际的物理接线图上，这些不同部分都属于同一电器，如接触器的线圈、主触点、辅助触点。

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6.2.4三相异步电动机的控制点动控制应用场合：许多生产机械在调整试车或运行过程中要求电动机瞬间动作一下，以调整生产机械的位置，这就是电动机的点动控制。

立柱的夹紧与放松电动机横量的上、下移动电动机35

6.2.4三相异步电动机的控制长动控制控制电路：

自锁：当手松开起动按钮SB2，SB2自动恢复原位。但与SB2

并联的接触器KM的辅助常开触点和主触点同时闭合，接触器线圈KM继续得电，电动机持续运行。这种作用称为自锁。36

6.2.4三相异步电动机的控制长动控制既能点动又能长动控制线路中，SB2是长动起动按钮，SB3是点动起动按钮。由于SB3的常闭触点与自锁触点KM串联，按下SB3，常闭触点先断开、常开触点后闭合，这样就消除了自锁作用。37

6.2.4三相异步电动机的控制正反转控制生产上行吊的前进与后退、主轴的正转与反转，电梯的升与降等等是如何实现的？电动机的转向是否有变化？38

6.2.4三相异步电动机的控制正反转控制工作中用两个接触器KMF和KMR交替工作实现电动机正反转的反复切换，接触器KMF使电动机正转，接触器KMR使电动机反转，要求控制电路保证在同一时间内只允许一个接触器通电吸合——这种互相制约的控制作用称为互锁。

39

6.2.4三相异步电动机的控制正反转控制互锁作用的实现：通过控制电路中正、反转接触器KMF和KMR的线圈分别与对方的辅助动断触点（也称为互锁触点）串联实现互锁。

正反转控制线路在运行中若想反转，必须先按停止按钮SB1，让互锁触点KMF闭合后，才能按反转起动SBR使电动机反转。40

6.2.4三相异步电动机的控制正反转控制双重互锁电路，采用复式按钮和触点互锁的控制电路，将SBR和SBF的联动常闭触点交叉地串接在KMR、KMF的线圈电路中，实现了电动机正反转的直接切换。

生产中若要求电动机在运行中能够立即反转，应该如何实现？6.3

现代控制技术简介6.3.1可编程控制器6.3.2变频器6.3.3传感器4142

6.3.1可编程控制器组成可编程序控制器(PLC)，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。

包括中央处理器（CPU）、存储器、输入端口、输出端口、电源等。

电源部分中央处理器、存储器输入端口输出端口43

6.3.1可编程控制器常用可编程控制器系列可按地域分成三个流派：美国产品，欧洲产品，日本产品。

西门子S7-300三菱的FX美国和欧洲以大中型PLC而闻名，日本则以小型PLC著称。44

6.3.1可编程控制器可编程控制器的应用随着PLC的普及和完善，以及PLC本身所具有的高可靠性、易编程修改的特点，在自动控制系统中应用取得了良好的效果。

MPS模块化自动生产加工系统智能群控电梯控制系统45

6.3.2变频器变频器是把工频电源（380V、50Hz）通过整流器变成平滑直流，然后利用半导体器件（GTO、GTR或IGBT）组成的三相逆变器，将直流电变换成调压调频的交流电，由于采用微处理器编程的正弦脉宽调制（SPWM）方法，使输出波形近似正弦波，用于驱动异步电机，实现无级调速。变频器变频器46

6.3.2变频器分类从结构上看，变频器可分为直接变频和间接变频两类。

直接变频器将工频交流一次变换为可控频率交流，没有中间直流环节，即交－交变频器，通常用于大功率（500kW或1000kW以上）、低速（600r/min以下）的场合，如轧钢机、球磨机、水泥回转窑等。

间接变频器先将工频交流电源通过整流器变成直流，然后再经过逆变器将直流变换为可控频率的交流，因此又称它为有中间直流环节的变频装置或交－直－交变频器，主要适用于中小功率、转速较高、负载较平稳的场合，例如压缩机、挤压机和给水泵等。47

6.3.2变频器应用在发达国家，只要有电机的场合，就会同时有变频器的存在。在国内，以节能为目的，变频器广泛应用于各行各业。

生活中，带有变频控制的冰箱、洗衣机、家用空调等，具有节电、减小电压冲击、降低噪音、提高控制精度等优势。

以电力行业为例，如高压变频器和大功率变频器。

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6.3.3传感器分类人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。传感器定义：从广义上讲，传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置；简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。

传感器组成：由敏感元器件（感知元件）和转换器件两部分组成，有的半导体敏感元器件可以直接输出电信号，本身就构成传感器。49

6.3.3传感器分类常用传感器：通常根据基本感知功能，传感器可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。热敏电阻光敏电阻磁敏电阻力敏电阻50

6.3.3传感器应用传感器的应用领域涉及机械制造、工业过程控制、汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品和专用设备等。

工业自动化：工业领域应用的传感器，如工艺控制、工业机械以及传统的；各种测量工艺变量（如温度、液位、压力、流量等）的；测量电子特性（电流、电压等）和物理量（运动、速度、负载以及强度）的，以及传统的接近/定位传感器等发展迅速。汽车工业：目前一辆普通家用轿车上大约安装几十到近百只传感器，而豪华轿车上的传感器数量可多达二百余只，种类通常达30余种，多则达百种。516.4实训6.4.1三相异步电动机定子绕组绝缘电阻测试

6.4.2三相异步电动机正反转控制线路的接线与调试

52实训目的：1、熟悉兆欧表的面板结构；2、掌握兆欧表测量电阻的面板读数；3、掌握兆欧表测量电阻的程序。

实训器材：兆欧表。

6.4.1三相异步电动机定子绕组绝缘电阻测试

实训要求：1、观察兆欧表的面板显示屏刻度的分布特点；2、利用兆欧表的测量电动机相与相、相与机座的绝缘电阻。

53测量记录：6.4.1三相异步电动机定子绕组绝缘电阻测试

序号被测项目指针指示读数备注1A相与B相之间电阻2A相与C相之间电阻3B相与C相之间电阻4A相与机座之间电阻5B相与机座之间电阻6C相与机座之间电阻54思考体会：6.4.1三相异步电动机定子绕组绝缘电阻测试

1、兆欧表的面板显示屏刻度的分布有什么特点？2、选用兆欧表主要应考虑兆欧表的那些参数？3、利用兆欧表测量电动机绝缘电阻的程序？温馨提示：1、使用前检查兆欧表是否能正常工作。2、检查被测电气设备和电路是否已全部切断电源。3、测量前应对设备和线路先行放电。4、实训结束后，整理好本次实训所用的器材。清扫工作台，打扫实训室。55学习卡片：6.4.1三相异步电动机定子绕组绝缘电阻测试

正确选用兆欧表：选用兆欧表主要应考虑它的输出电压及其测量范围。正确使用兆欧表：兆欧表必须水平放置于平稳牢固的地方。接线必须正确无误，在测量电气设备对地绝缘电阻时，“L”用单根导线接设备的待测部位，“E”用单根导线接设备外壳；如测电气设备内两绕组之间的绝缘电阻时，将“L”和“E”分别接两绕组的接线端；当测量电缆的绝缘电阻时，为消除因表面漏电产生的误差，“L”接线芯，“E”接外壳，“G”接线芯与外壳之间的绝缘层。摇动手柄的转速要均匀，一般规定为120转／分钟，允许有±20％的变化。测量完毕，应对设备充分放电。兆欧表应定期校验。56学习卡片：6.4.1三相异步电动机定子绕组绝缘电阻测试

使用兆欧表测试绕组绝缘状况

：1、选用电压等级500V、型号ZC11-3型兆欧表对三相定子绕组逐相进行测量。2、绝缘电阻应大于1兆欧。如测出的绝缘电阻在0.5兆欧以下，则说明该电动机受潮或绝缘很差；如果绝缘电阻为零，则绕组通地或相间短路。3、测量前，切断电动机与其它电气设备的联系。57学习卡片：6.4.1三相异步电动机定子绕组绝缘电阻测试

测量相与相的绝缘电阻

：把接线盒内三相绕组的连接片全部拆开，用兆欧表测量每两相间的绝缘电阻。

兆欧表表笔连接端子A和X，手摇兆欧表手柄，指针指示为“零”，说明AX为一相绕组。同样的方法测试BY、CZ绕组。58学习卡片：6.4.1三相异步电动机定子绕组绝缘电阻测试

测量相与相的绝缘电阻

：把接线盒内三相绕组的连接片全部拆开，用兆欧表测量每两相间的绝缘电阻。

兆欧表表笔连接端子A和B，手摇兆欧表手柄，指针指示为“∞”，说明AX绕组和BY绕组相间绝缘。同样的方法测试BY和CZ、AX和CZ的相间绝缘电阻。59学习卡片：6.4.1三相异步电动机定子绕组绝缘电阻测试

测量相对机座的绝缘电阻

：把兆欧表的“L”端接在电动机绕组的引出端上（可分相测量，也可三相并在一起测量），把“E”端接在电动机的机座上，测量相对机座的绝缘电阻。“L”端接AX绕组的A端，“E”端接在电动机的机座，测量AX相对机座的绝缘电阻。手摇兆欧表手柄，指针指示为“∞”，说明AX绕组和机座绝缘。同样的方法测试BY、CZ和机座间的绝缘电阻。

606.4.2三相异步电动机正反转控制线路的接线与调试

实训目的：1、了解电力拖动的常用元件；2、掌握各种正反转电路的工作原理；3、掌握正反转控制线路的安装接线；4、掌握正反转控制线路的调试步骤。实训器材：万用表、熔断器、接触器、热继电器、按钮、钳形电流表、导线若干、一台三相异步电动机等。

61实训要求：1、查看电动机的铭牌的相关参数，填写在记录表中；2、用万用表测量电动机各相绕组的电阻，并判断出电动机的首尾端；3、按图所示电路原理图进行接线；4、使用钳形电流表测试三相异步电动机的空载电流。

6.4.2三相异步电动机正反转控制线路的接线与调试

62测量记录：序号被测项目万用表测量值备注1A相与B相之间电阻2A相与C相之间电阻3B相与C相之间电阻序号被

测

项目钳形表测量值备注1A相电流2C相电流3B相电流6.4.2三相异步电动机正反转控制线路的接线与调试

63思考体会：1、试说明自锁与互锁的原理。2、分析接触器KM辅助常开触点在电路中的作用，它对电动机的点动与长动有影响吗？3、如果在实验中发现电机缺相运行后，热继电器迟迟不动作，这说明什么问题？4、如果在实验中发现无论按下正转还是反转按钮，电动机均朝一个方向运行，这说明什么问题？

6.4.2三相异步电动机正反转控制线路的接线与调试

64温馨提示：1、熔断器安装低端进线，高端出线。将导线顺时针方向压紧在熔断器的螺丝上。2、首先安装中心线，然后其它导线沿中心平均左右走向。按元器件顺序逐个装配。3、线的连线如下要求：导线平直尽量贴近底板；